(57)【要約】【課題】  欠陥部の補修溶接後の補修部内部に水分が残存する場合において、補修したき裂内部の腐食環境を改善できる原子炉構造物のき裂補修方法を提供する。【解決手段】  き裂状欠陥を含む領域を被覆する被覆工程Ｓ３と、この被覆されたき裂状欠陥の内部に残存する水分中の溶存酸素及び気相中の酸素の少なくとも一方の酸素を原子炉構造物の使用中に前記き裂状欠陥の内部を酸化させて消費させる酸素消費工程Ｓ４と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉構造物の表面に発生したき裂状欠陥を補修する原子炉構造物のき裂補修方法において、
前記き裂状欠陥を含む領域を気密に被覆する被覆工程と、
この被覆されたき裂状欠陥の内部に残存する水分中の溶存酸素及び気相中の酸素の少なくとも一方の酸素を原子炉構造物の使用中に前記き裂状欠陥の内部を酸化させて消費する酸素消費工程と、
を有することを特徴とする原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項２】
前記被覆工程は、板材を用いて被覆し、この板材の縁部を前記原子炉構造物の表面に溶接するものであること、を特徴とする請求項１記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項３】
前記板材は、前記原子炉構造物に面する表面を機械的に粗く加工したものであること、
を特徴とする請求項１又は２記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項４】
前記被覆工程の前に、前記き裂状欠陥を含む領域の表面に付着している酸化皮膜を除去する酸化被覆除去工程をさらに有すること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項５】
前記酸化被覆除去工程は、機械的に除去するものであって、レーザ光の照射による方法、ブラスト材吹き付けによる方法、ウォータージェットによる方法、グラインダー加工する方法、フラップホイール加工する方法及びサンドペーパーでの研磨による方法から選択した少なくとも一種以上の方法によること、を特徴とする請求４記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項６】
前記酸化被覆除去工程は、化学的に除去するものであること、を特徴とする請求項４記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項７】
前記化学的に除去する方法は、有機酸を使用して除去するものであること、を特徴とする請求項６記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項８】
前記被覆工程の前に、き裂状欠陥を含む領域を被覆した被覆手段と原子炉構造物の表面との間に形成される内表面に、前記原子炉構造物に使用する材料よりも酸化され易い物質を介在させる工程をさらに有すること、を特徴とする請求項１記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項９】
前記酸化され易い物質は、前記き裂状欠陥の内部に粉状にして挿入されること、を特徴とする請求項１又は８記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項１０】
前記酸化され易い物質は、前記板材のき裂状欠陥を含む領域に面する表面に粉状にして付着されること、を特徴とする請求項１、８及び９のいずれか記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項１１】
前記酸化され易い物質は、前記き裂状欠陥が存在する前記原子炉構造物の表面に機械的に設けたスリット状の隙間の内部に粉状にして挿入されること、を特徴とする請求項１、８乃至１０のいずれか記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項１２】
前記被覆工程は、前記き裂状欠陥が存在する前記原子炉構造物の表面を肉盛溶接により被覆するものであること、を特徴とする請求項１記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項１３】
前記被覆工程は、前記酸化され易い物質をき裂状欠陥が存在する前記原子炉構造物の表面に機械的に設けたスリット状の隙間の内部に粉状にして挿入した後で、前記原子炉構造物の表面を肉盛溶接により被覆するものであること、を特徴とする請求項１２記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項１４】
前記酸素消費工程は、き裂状欠陥を含む領域を被覆した被覆手段と原子炉構造物の表面との間に形成される内表面に酸化皮膜を形成するものであること、を特徴とする請求項１記載の原子炉構造物のき裂補修方法。
【請求項１５】
原子炉構造物の表面に発生したき裂状欠陥を補修する原子炉構造物のき裂補修システムにおいて、
前記き裂状欠陥を含む領域を被覆する被覆手段と、
この被覆手段により被覆されたき裂状欠陥の内部に残存する水分中の溶存酸素及び気相中の酸素の少なくとも一方の酸素を原子炉構造物の使用中に前記き裂状欠陥の内部を酸化させて消費する酸素消費手段と、
を有することを特徴とする原子炉構造物のき裂補修システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中で補修施工する原子炉構造物のき裂補修方法及びき裂補修システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉内の構造物や機器など（以下、「原子炉構造物」という）にき裂状の欠陥が発生した場合には、原子炉構造物の構造上の健全性評価を行い、その結果によってはその原子炉構造物を補修又は交換するなどの処置が施されている。
【０００３】
原子炉構造物の補修方法としては、欠陥部の切削による削除と肉盛溶接による充填を組み合わせた補修方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この原子炉構造物に発生する欠陥としては、材質的要因、応力要因、環境要因の３要因が重複した場合に、応力腐食割れによるき裂が生じうる。
【０００５】
応力腐食割れによるき裂においては、この３要因のうち一つ以上をなくせば発生・進展を防止することができるため、構造健全性確保が確認できれば、欠陥部を除去しない補修方法として、き裂部を外部環境から遮断し、環境要因である溶存酸素を除去することを目的とした原子炉構造物表面の開口欠陥の封止も有効な補修手段となる。
【０００６】
欠陥部を除去しない補修方法としては、肉盛溶接、あるいは表面溶融による溶融層で、欠陥部を被覆する補修方法や、板材で欠陥部を被覆し、板材の縁部を溶接することにより、欠陥部を外部腐食環境から遮断する補修方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、欠陥部を除去しない補修方法の効率化を図った、欠陥内の酸素の処理について、欠陥部に可燃性の有機溶媒又は有機脱酸材を浸透させた後、この欠陥部を過熱して前述の有機溶媒又は有機脱酸材を燃焼させるか又は前述の欠陥部を過熱して欠陥内に含まれる気相中の酸素又は水分中の溶存酸素を除去すること、また、前述の欠陥部に可燃性の有機溶媒又は有機脱酸材を浸透させた後、前述の欠陥部を減圧又は減圧下で加熱する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−５３５３３号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４９８４号公報
【特許文献３】特開２００３−１１４２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の原子炉構造物のき裂補修方法及びき裂補修システムにおいては、環境雰囲気から遮断した場合の効果、すなわち欠陥の進展に影響を及ぼす因子である欠陥内部の気相中の酸素、水分中の溶存酸素等、酸素成分の処理については知られていない。
【０００９】
また、欠陥部の補修溶接を行う前処理として、欠陥内に含まれる気相中の酸素又は水分中の溶存酸素の除去を行うものであるが、欠陥の進展に影響を及ぼす補修後の補修部内部に水分が残存した場合の酸素成分の処理については知られていない。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、欠陥部の補修溶接後の補修部内部に水分が残存する場合において、補修したき裂内部の腐食環境を改善できる原子炉構造物のき裂補修方法及びき裂補修システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、原子炉構造物の表面に発生したき裂状欠陥を補修する原子炉構造物のき裂補修方法において、前記き裂状欠陥を含む領域を気密に被覆する被覆工程と、この被覆されたき裂状欠陥の内部に残存する水分中の溶存酸素及び気相中の酸素の少なくとも一方の酸素を原子炉構造物の使用中に前記き裂状欠陥の内部を酸化させて消費する酸素消費工程と、を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明は、原子炉構造物の表面に発生したき裂状欠陥を補修する原子炉構造物のき裂補修システムにおいて、前記き裂状欠陥を含む領域を被覆する被覆手段と、この被覆手段により被覆されたき裂状欠陥の内部に残存する水分中の溶存酸素及び気相中の酸素の少なくとも一方の酸素を原子炉構造物の使用中に前記き裂状欠陥の内部を酸化させて消費する酸素消費手段と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、欠陥部の補修溶接後の補修部内部に水分が残存する場合において、水分中の溶存酸素及び気相中の酸素を高温での使用によって消費することにより、補修したき裂内部の腐食環境を改善し、応力腐食割れによるき裂の進展を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る原子炉構造物のき裂補修方法及びき裂補修システムの実施の形態について、図１乃至図８を参照して説明する。ここで、互いに同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態の原子炉構造物のき裂補修方法の手順を示すフロー図であり、図２は、原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域を示す断面図であり、図３は、本発明の実施の形態の原子炉構造物のき裂補修方法によって補修される原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域の断面図である。
【００１６】
図２に示すように、原子炉構造物２の表面に、応力腐食割れによるき裂状欠陥１が発生する場合がある。この原子炉構造物のき裂補修方法について以下に述べる。
【００１７】
図１において、必要に応じて、酸化皮膜除去工程Ｓ１を設定して、き裂状欠陥が発生した原子炉構造物の表面の酸化皮膜を除去しておく。この酸化皮膜を除去した新生面を、後工程において、被覆材で被覆し、き裂状欠陥内の酸素消費量の増加を図ることができる。なお、この原子炉構造物２は、ステンレス鋼又はＮｉ基合金から形成される。この原子炉構造物２の表面は、き裂補修する際に被覆手段である板材３が溶接にて取り付けられる対象であり、被溶接部材となる。
【００１８】
次に、必要に応じて、酸化され易い物質介在工程Ｓ２を設けて、原子炉構造物２の表面とこれを被覆する被覆材との間に形成される内表面又はき裂状欠陥１の内部等に、原子炉構造物２に使用する材料よりも酸化されやすい物質を介在させる。き裂状欠陥が発生した原子炉構造物の表面の近傍に介在させた酸化されやすい物質は、き裂状欠陥内の酸素消費量の増加を図るためのものである。
【００１９】
なお、この酸化され易い物質介在工程Ｓ２において酸素の消費を十分に行える場合には、前述した酸化皮膜除去工程Ｓ１を省略できることはもちろんである。
【００２０】
次に、被覆工程Ｓ３において、図３に示すように、このき裂状欠陥１が発生している原子炉構造物２の表面を被覆手段である板材３で被覆させる。この被覆した板材３の縁部は、例えば、レーザ溶接機４により溶接され、被溶接部材である原子炉構造物２の表面に溶接金属層５が形成される。この溶接金属層５が形成されることにより、き裂状欠陥６は周囲の環境と隔離される。
【００２１】
次に、酸素消費工程Ｓ４において、この板材３で被覆されたき裂状欠陥１の内部に残存する水分６中の溶存酸素及び気相中の酸素の少なくとも一方の酸素が原子炉構造物が運転等の使用により高温に熱せられ酸化されて消費される。この酸素消費工程Ｓ４において、酸化皮膜除去工程Ｓ１における原子炉構造物の表面に形成された新生面、又は酸化され易い物質介在工程Ｓ２における酸化されやすい物質の介在により、酸素消費量の増加を図ることができる。
【００２２】
このように構成された本実施の形態において、板材３で被覆された原子炉構造物２の表面に発生したき裂状欠陥１は外部の環境と遮断される。原子炉構造材の高温での使用により、き裂状欠陥１を含む領域を被覆した板材３と原子炉構造物２の表面との間に形成される内表面に酸化皮膜が形成される。この酸化皮膜を形成するときに、き裂状欠陥１内に残存する水分６中の溶存酸素及び気相中に含まれる酸素が利用され消費される。この板材３により被覆され外部と遮断されたき裂状欠陥１の内部に残存する水分６中の溶存酸素及び気相中に含まれる酸素が酸化皮膜の形成に利用され、消費しつくされると、応力腐食割れによるき裂状欠陥１の進展を抑制させることができる。
【００２３】
すなわち、原子炉構造物の表面に発生するき裂状欠陥１の内部に残存する水分６中の溶存酸素及び気相中に含まれる酸素が消費しつくされると、応力腐食割れによるき裂の３要因である材質的要因、応力要因、環境要因のうち酸素の低減によって環境要因が解消したことになり、応力腐食割れによるき裂状欠陥１の進展を抑制できることになる。
【００２４】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図４は、本発明の他の実施の形態の原子炉構造物のき裂補修方法によって補修される原子炉構造物に発生したき裂等欠陥を含む領域の断面図である。
【００２５】
本図に示すように、原子炉構造物２に発生したき裂等欠陥１を含む領域の被覆に使用する板材３には、サンドペーパー等で削り板材３表面を粗く加工した粗加工面７が形成されている。この粗加工面７を有する板材３で原子炉構造物２に発生したき裂状欠陥１を含む領域を被覆している。
【００２６】
また、き裂状欠陥１が発生した原子炉構造物２の表面である被溶接部材において、板材３で被覆される範囲を補修前にグラインダー等で加工により機械的に酸化皮膜を除去するか、あるいは有機酸を含む化学除染法により酸化皮膜を除去した酸化皮膜除去面８を形成している。新生面である酸化皮膜除去面８を形成した後で、板材３により被覆する補修方法も示している。
【００２７】
なお、図１において、被覆工程Ｓ３の前工程で、酸化皮膜除去工程Ｓ１を設けて、新生面である酸化皮膜除去面８を形成した後で、板材３により被覆する補修方法を示している。
【００２８】
このように板材３又は原子炉構造物２の被溶接部材に対し、表面処理を施すことにより、酸化皮膜を形成する表面積が増大し酸化皮膜の形成に貢献する酸素の消費量を増加させることができる。すなわち、酸素消費工程Ｓ４において、この板材３で被覆されたき裂状欠陥１の内部に残存する水分６中の溶存酸素及び気相中の酸素の少なくとも一方の酸素を酸素が消滅される程度に高温で運転等の使用によりき裂状欠陥１の内部を酸化させて酸素の消費を増加することができる。
【００２９】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図５は、本発明の他の実施の形態の原子炉構造物のき裂補修方法によって補修される原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域の断面図である。なお、図５において、図３と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３０】
本図に示すように、き裂状の欠陥１が発生した原子炉構造物２の表面とこれを被覆する板材３との間に形成される内表面１３に、原子炉構造物２に使用する材料よりも酸化されやすい物質９、例えば鉄粉が介在されている。
【００３１】
なお、図１において、酸化され易い物質介在工程Ｓ２において、被覆工程Ｓ３の前工程として、原子炉構造物２の表面とこれを被覆する板材３との間に形成される内表面１３に、原子炉構造物２に使用する材料よりも酸化されやすい物質９、例えば鉄粉が介在している。
【００３２】
より具体的には、き裂状欠陥１を有する原子炉構造物２の被溶接部材に対して、き裂状欠陥１の発生している部分を含む領域に板材３を被覆し、この板材３の縁部をレーザ溶接機４で被溶接部材２に溶接して溶接金属層５を形成する。このとき、板材３と被溶接部材２との内表面１３又はき裂状欠陥１内部に原子炉構造物２に使用される材料よりも酸化されやすい物質９、例えば鉄粉を介在させている。
【００３３】
または、図６に示すように、予め原子炉構造物２に使用される材料よりも酸化されやすい物質１０、例えば鉄粉を付着させた板材３を用いて、き裂状欠陥１を被覆している。
【００３４】
このように構成された本実施の形態においては、被覆されたき裂状欠陥１は外部と遮断され、酸素が消費される程度に高温での使用により板材３で被覆されたき裂部分の内表面及び介在した酸化されやすい物質９又は板材３に付着させた酸化されやすい物質１０の表面では、酸化皮膜が形成される。この酸化皮膜の形成に、き裂状欠陥１の内部に残存する水分６中の溶存酸素及び気相中に含まれる酸素が利用され、酸素の消費に大きく貢献する。
【００３５】
このように酸化され易い物質９、例えば鉄粉の介在又は板材３に酸化され易い物質９例えば鉄粉を付着させておくことにより、酸化皮膜を形成する表面積が増大し、酸化皮膜の形成による酸素の消費量を増加させることができる。
【００３６】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図７は、本発明の原子炉構造物のき裂補修方法において肉盛溶接される原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域の断面図である。なお、図７において、図３と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３７】
本図に示すように、き裂状欠陥１が発生している領域を含む原子炉構造物２の被溶接部材の表面を肉盛溶接層１１で被覆している。このとき、き裂状欠陥１内部に粉状で原子炉構造物に使用される材料よりも酸化されやすい物質９、例えば鉄粉が介在する場合もある。
【００３８】
すなわち、図１に示すき裂補修方法において、被覆工程Ｓ３で、き裂状欠陥１が発生した原子炉構造物２の表面に肉盛溶接１１で被覆を実施するのである。
【００３９】
このように構成された本実施の形態においては、肉盛溶接層１１で被覆されたき裂状欠陥１は外部と遮断され、酸素が消費される程度に高温で運転等の使用により、き裂状欠陥1内を酸化させることによって被覆されたき裂部の内面及び介在した酸化されやすい物質９、例えば鉄粉の表面で、酸化皮膜が形成される。この酸化皮膜の形成には、き裂状欠陥１の内部に残存する水分６中の溶存酸素及び気相中に含まれる酸素が利用され、消費される。
【００４０】
このように酸化されやすい物質９、例えば鉄粉を介在させることにより、酸化皮膜を形成する表面積が増大し、酸化皮膜の形成による酸素の消費量を増加させることができる。
【００４１】
このようにして、き裂状欠陥１の内部に残存する水分６中の溶存酸素及び気相中に含まれる酸素が酸化皮膜の形成に利用され消費しつくされると、応力腐食割れによるき裂の進展を抑制することができる。
【００４２】
また図８に示す原子炉構造物のき裂補修方法では、き裂状欠陥１の表面開口部において、原子炉構造物２の被溶接部材の表面からき裂状欠陥１の深さ方向にスリット１２を形成させ、そのスリット１２内部に鉄紛９を介在させた後で、肉盛溶接１１により被覆している。
【００４３】
このスリット１２を形成させることにより、介在する鉄粉９の量が増加し、酸化皮膜を形成する表面積を増大し、酸素消費量を大幅に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態の原子炉構造物のき裂補修方法の手順を示すフロー図。
【図２】原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域を示す断面図。
【図３】本発明の実施の形態の原子炉構造物のき裂補修方法において板材で補修される原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域の断面図。
【図４】本発明の他の実施の形態の原子炉構造物のき裂補修方法において板材で補修される原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域の断面図。
【図５】本発明の原子炉構造物のき裂補修方法において酸化され易い物質が介在して補修される原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域の断面図。
【図６】本発明の原子炉構造物のき裂補修方法において酸化され易い物質が介在して補修される原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域の断面図。
【図７】本発明の原子炉構造物のき裂補修方法において肉盛溶接される原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域の断面図。
【図８】本発明の原子炉構造物のき裂補修方法において肉盛溶接される原子炉構造物に発生したき裂状欠陥を含む領域の断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１…き裂状欠陥、２…原子炉構造物、３…板材、４…レーザ溶接機、５…溶接金属層、６…残存する水分、７…板材表面粗加工面、８…酸化皮膜除去面、９…粉状の酸化されやすい物質、１０…板材表面に付着させた粉状の酸化されやすい物質、１１…肉盛溶接層、１２…スリット、１３…内表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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